山东建筑大学工程力学期末试题 ppt课件
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工程力学ppt课件
滚动摩擦力
当一个物体在另一个物体上滚动时，产生的阻力称为滚动摩擦力。滚动摩擦力的大小取决 于物体的形状、质量分布、接触面的材料和粗糙度等因素。
03
动力学基础
质点和质点系的动量
1 2
质点和质点系的动量定义
质点的动量定义为质量与速度的乘积，质点系的 动量定义为各质点动量的矢量和。
动量定理
质点或质点系所受外力的矢量和等于其动量的变 化率，数学表达式为F=dp/dt。
拉伸过程中，材料可能发生弹性变形 、塑性变形或断裂；压缩过程中，材 料同样可能发生弹性变形、塑性变形 或屈曲。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
了更大的突破和进展。
02
静力学基础
力的概念与性质
力的定义
当一个物体在另一个物体上滚动时，产生的阻力称为滚动摩擦力。滚动摩擦力的大小取决 于物体的形状、质量分布、接触面的材料和粗糙度等因素。
03
动力学基础
质点和质点系的动量
1 2
质点和质点系的动量定义
质点的动量定义为质量与速度的乘积，质点系的 动量定义为各质点动量的矢量和。
动量定理
质点或质点系所受外力的矢量和等于其动量的变 化率，数学表达式为F=dp/dt。
拉伸过程中，材料可能发生弹性变形 、塑性变形或断裂；压缩过程中，材 料同样可能发生弹性变形、塑性变形 或屈曲。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下，材料可能发生剪切屈服和剪切断裂；在扭矩作用下，材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用，以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用，以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法，通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
了更大的突破和进展。
02
静力学基础
力的概念与性质
力的定义
山东建筑大学工程力学期末试题
15kN
10kN
5kN （+） （） 10kN
T1 2KN.m
MA MB MC MD
T 2 1.5KN.m T 3 0.5KN.m
A
B
C
D
MA=2KN.m , MB=3.5KN.m , MC=1KN.m , MD=0.5KN.m
T1 2KN.m
MA MB MC MD
T 2 1.5KN.m T 3 0.5KN.m
30 0
30 0
A
A
F
FN2
F N [ ] A
B
2
F
2、许可为轴力:
查型钢表：
A1 10.86 2 21.72 104 m2
பைடு நூலகம்
将梁分为 AB，BC，CD 三段
（1）剪力图 AB段：（） FSA= 0
A
F=20KN q=4KN/m D
B
C
FSB左= -ql/2 = - 8 KN
BC段：（—） FSB右 = RB - ql/2 = 12 KN CD段：（—） FSD左 = - RD = - 8 KN
FB
l/2 l/2 l/2
二、选择题：（每题2分，共10分。将正确答案按照对应题号填入表中。） 1、圆截面细长压杆的材料和杆端约束保持不变，若将其直径缩小一半， 则压杆的临界压力为原压杆的（B ）。
工程力学期末复习题及参考资料PPT课件
FAx = 0.707 F FAy = ql+ 0.707F
第5页M/共A83页
1 2
ql 2
0.707Fl
M
例5 梁AB上受到一个均布载荷和一个力偶作用，已知载荷集度 (即梁的每单位长度上所受的力)q = 100 N/m，力偶矩 M = 500 N·m。长度AB =3m，DB =1m。 试求活动铰支座 D 和固定铰支座A的约束力。
l/4
F MA
AH
FA
l/8
l/4
F2 FC
I
C
F2
q
l 4
l/8
5.取AC段为研究对象， 受力分析如图
E
6.列平衡方程
SFy= 0
FA
FC
F
q
l 4
0
wenku.baidu.com
SMA(F)= 0
M
A
F
l 8
q
l 4
3l 8
FC
l 2
0
7.联立求解
FA= 12.5 kN，MA= 30 kN·m
第10页/共83页
第八章 轴向拉伸与压缩
求：结构的许可载荷[ F ] 。
解：(1) 各杆轴力
A
30º B
45º
SFx= 0 FNBC sin30º– FNAC sin 45º= 0
SFy= 0 FNBC cos30º– FNAC cos 45º– F = 0
工程力学ppt课件
04
动力学基础
动力学的基本概念
动量定理
物体动量的变化等于物体所受合外力的冲量 。
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成正比，与物体质量 成反比。
动能定理
物体动能的变化等于物体所受合外力做的功 。
动力学的主要公式和定理
01 牛顿第二定律的公式：F=ma 02 动量定理的公式：Δp=Ft 03 动能定理的公式：ΔE_k=W
工程力学面临的挑战和问题
理论模型的完善 复杂系统的研究 实验和模拟的精度 工程应用的可靠性
尽管工程力学已经发展了许多重要的理论，但仍有许多现象和 问题需要更深入的理论研究。
对复杂系统和多尺度问题的理解和模拟是工程力学面临的重要 挑战。
提高实验和模拟的精度是工程力学发展的关键，这需要更先进 的设备和更深入的理论研究。
工程力学在建筑设计中的应用
01 02
结构设计
建筑力学中的结构分析理论和方法，为建筑设计提供了强有力的支持， 使得建筑师可以更加精确地预测和评估建筑物的整体性能，从而优化设 计方案。
抗风与抗震设计
通过应用工程力学原理，建筑师可以更好地考虑建筑物在风载和地震作 用下的响应，并采取相应的措施提高建筑物的抗风和抗震性能。
推动多学科交叉
通过与其它学科的交叉合作，引入新 的思想和理论，推动工程力学的发展 。
强化工程应用实践
山东建筑大学期末工程力学第6章空间力系
D C B
O
A
P
z
y
D
C B
D
C O B
FD O
FB
x
FA P
A
P
A
z
y
解：列平衡方程
D
C B
FD
F x 0, F Bcos300 F Dcos300 F Asin 450 0
z
F
O y
x
Fxy
F xy F sin
z
Fz
F
O
Fy
y
Fx
x
Fxy
F xy F sin
F x F xy cos F sin cos
F y F xy sin F sin sin F z F cos
例6-1 长方体上作用有五个力，其中，F1 = 100 N， F2 = 150 N，
cos
cos
Fx 5 , 84043 31 FR
F y FR 30 , 31
14036
F z 6 cos , 78050 31 FR
(2) 空间汇交力系平衡的必要和充分条件为 : 该力系 的合力等于零.
n F R F1 F 2 F n F i 0 i 1
O
A
P
z
y
D
C B
D
C O B
FD O
FB
x
FA P
A
P
A
z
y
解：列平衡方程
D
C B
FD
F x 0, F Bcos300 F Dcos300 F Asin 450 0
z
F
O y
x
Fxy
F xy F sin
z
Fz
F
O
Fy
y
Fx
x
Fxy
F xy F sin
F x F xy cos F sin cos
F y F xy sin F sin sin F z F cos
例6-1 长方体上作用有五个力，其中，F1 = 100 N， F2 = 150 N，
cos
cos
Fx 5 , 84043 31 FR
F y FR 30 , 31
14036
F z 6 cos , 78050 31 FR
(2) 空间汇交力系平衡的必要和充分条件为 : 该力系 的合力等于零.
n F R F1 F 2 F n F i 0 i 1
工程力学课件_图文
F2 F1
A
柔索约束
胶带构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
链条构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
柔索
绳索、链条、皮带
2 光滑支承面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P P
N
N
NB NA
N
N
凸轮顶杆机构
3 光滑圆柱铰链约束
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的。 ②对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
公理2 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原 力系对刚体的作用。 推论1：力的可传性原理
作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一 点，而不改变该力对刚体的效应。
1、平面汇交力系的平衡 平面汇交力系平衡的必要与充分条件是该力系的合力为零。
解题步骤： ①选择研究对象
平面汇交力系平衡的解析条件 平面汇交力系的平衡方程。 说明：两个方程可求解两个未知量；
投影轴可任意选择。
②画出研究对象的受力图（取分离体）
③列平衡方程（选投影轴）
75
2、空间汇交力系的平衡： 空间汇交力系平衡的充要条件是：力系的合力为零，即：
A
柔索约束
胶带构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
链条构成的约束
柔绳约束
约束力方向与所能限制的物体运动方向相反。
柔索
绳索、链条、皮带
2 光滑支承面约束
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体
P P
N
N
NB NA
N
N
凸轮顶杆机构
3 光滑圆柱铰链约束
说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的。 ②对变形体(或多体中)来说，上面的条件只是必要条件。
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
公理2 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原 力系对刚体的作用。 推论1：力的可传性原理
作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一 点，而不改变该力对刚体的效应。
1、平面汇交力系的平衡 平面汇交力系平衡的必要与充分条件是该力系的合力为零。
解题步骤： ①选择研究对象
平面汇交力系平衡的解析条件 平面汇交力系的平衡方程。 说明：两个方程可求解两个未知量；
投影轴可任意选择。
②画出研究对象的受力图（取分离体）
③列平衡方程（选投影轴）
75
2、空间汇交力系的平衡： 空间汇交力系平衡的充要条件是：力系的合力为零，即：
山东建筑大学工程力学课程考试复习题及参考答案
2011年山东建筑大学工程力学课程考试复习题及参考答案
一、填空题：
1.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为。
2.构件抵抗的能力称为强度。
3.圆轴扭转时，横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成比。
4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为。
5.偏心压缩为的组合变形。
6.柔索的约束反力沿离开物体。
7.构件保持的能力称为稳定性。
8.力对轴之矩在情况下为零。
9.梁的中性层与横截面的交线称为。
10.图所示点的应力状态，其最大切应力是。
11.物体在外力作用下产生两种效应分别是。
12.外力解除后可消失的变形，称为。
13.力偶对任意点之矩都。
14.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则杆中最大正应力
为。
15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有。
16.光滑接触面约束的约束力沿指向物体。
17.外力解除后不能消失的变形，称为。
18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心的条件时，才能成为力系平衡的
充要条件。
19.图所示，梁最大拉应力的位置在点处。
20.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。
21.物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，称为。
22.在截面突变的位置存在集中现象。
23.梁上作用集中力偶位置处，其弯矩图在该位置有。
24.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。
25.临界应力的欧拉公式只适用于杆。
26.只受两个力作用而处于平衡状态的构件，称为。
27.作用力与反作用力的关系是。
山东建筑大学期末工程力学第11章压杆稳定
F
Fcr
o
x
x
F cr
F cr
A
A
l
δ
l 2
B
l
1
l 2
B
w
w
事实上 随遇平衡状态是不成立的。
值之所以不确定，是因为在推导过程中用了挠曲线近似微分方程
若采用挠曲线的精确微分方程，挠曲线中点的挠度 与压力 F 之间 的近似关系式为
2 2l
1 F 11 ( 1) 2 F cr F cr F
其中 I 为压杆横截面的最小形心主惯性矩。
令 F cr k EI
x
F cr 2 k EI
m
w
M ( x) F cr w
m
x
o w
FCr
EIw" M ( x) F cr w
则有二阶常系数线性微分方程
w" k 2 w 0
x
F cr
F cr 2 k EI
w" k 2 w 0
C2 0
C1
kl sin 2
w
kl sin 2
sin kx
x l, w 0
0
kl cos 0 2
k
kl 0 sin kl 2 cos kl 2 sin 2 F Cr 2 k EI Fcr
Fcr
o
x
x
F cr
F cr
A
A
l
δ
l 2
B
l
1
l 2
B
w
w
事实上 随遇平衡状态是不成立的。
值之所以不确定，是因为在推导过程中用了挠曲线近似微分方程
若采用挠曲线的精确微分方程，挠曲线中点的挠度 与压力 F 之间 的近似关系式为
2 2l
1 F 11 ( 1) 2 F cr F cr F
其中 I 为压杆横截面的最小形心主惯性矩。
令 F cr k EI
x
F cr 2 k EI
m
w
M ( x) F cr w
m
x
o w
FCr
EIw" M ( x) F cr w
则有二阶常系数线性微分方程
w" k 2 w 0
x
F cr
F cr 2 k EI
w" k 2 w 0
C2 0
C1
kl sin 2
w
kl sin 2
sin kx
x l, w 0
0
kl cos 0 2
k
kl 0 sin kl 2 cos kl 2 sin 2 F Cr 2 k EI Fcr
山东建筑大学期末工程力学第10章应力状态和强度理论
20 a
20
a
100
300
72.0MPa
b
40
100 40 b 35.4MPa
a 35.4MPa 40
100
72.0MPa b
20
二，主应力和主平面
1，主应力
x y x y cos 2 x sin 2 2 2 x y sin 2 x cos 2 2
x y x y 0 0 x y cos( 90) x sin (90) x 2 2 2
0 0
0
45
0
1 1 x y x y ( 45 45 ) ( x ) ( x) E E 2 2
2 = 0 。
4，主应力值的特点
x y 2 x y 2 x y 2 cos 2 x sin 2
sin 2 x cos 2
求正应力的极值
d 2[ x y sin 2 cos 2 ] 0 x d 2
y dA sin
x dAcos
d f
d
y
y
T
y dA sin
设斜截面的面积为 dA , ed 的面积为 dAcos , df 的面积为dAsin 。
e
dA
e
山东建筑大学工程力学课程考试复习题及参考答案
20XX年山东建筑大学工程力学课程考试复习题及参考答案
一、填空题：
1.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为。
2.构件抵抗的能力称为强度。
3.圆轴扭转时，横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成比。
4.梁上作用着均布载荷，该段梁上的弯矩图为。
5.偏心压缩为的组合变形。
6.柔索的约束反力沿离开物体。
7.构件保持的能力称为稳定性。
8.力对轴之矩在情况下为零。
9.梁的中性层与横截面的交线称为。
10.图所示点的应力状态，其最大切应力是。
11.物体在外力作用下产生两种效应分别是。
12.外力解除后可消失的变形，称为。
13.力偶对任意点之矩都。
14.阶梯杆受力如图所示，设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A，弹性模量为E，则杆中最大正应力
为。
15.梁上作用集中力处，其剪力图在该位置有。
16.光滑接触面约束的约束力沿指向物体。
17.外力解除后不能消失的变形，称为。
18.平面任意力系平衡方程的三矩式，只有满足三个矩心的条件时，才能成为力系平衡的充要条件。
19.图所示，梁最大拉应力的位置在点处。
20.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。
21.物体相对于地球处于静止或匀速直线运动状态，称为。
22.在截面突变的位置存在集中现象。
23.梁上作用集中力偶位置处，其弯矩图在该位置有。
24.图所示点的应力状态，已知材料的许用正应力[σ]，其第三强度理论的强度条件是。
25.临界应力的欧拉公式只适用于杆。
26.只受两个力作用而处于平衡状态的构件，称为。
27.作用力与反作用力的关系是。
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10、单元体处于纯剪切应力状态，其主应力特点为（A ）
（A） 10 ,20 ,30 ,13
（B） 10 ,20 ,30 ,13
45
（C） 10,230
°
（D） 120,30
´
11.脆性材料的抗拉强度与其抗压强度的关系为：( B ) A.其抗拉强度高于其抗压强度； B. 其抗拉强度低于其抗压强度； C.其抗拉强度等于其抗压强度； D.无法确定；
F （第3题图）
4、当低碳钢试件的试验应力σ=σS时，试件将（A ）。 （A）产生较大的塑性变形 （B）脆断 （C）发生局部颈缩现象 （D）完全失去承载能力
5、如图所示应力状态，按照第三强度理论，其相当应力为（D ） （A）20MPa （B）40MPa（C）60MPa （D）80MPa
50MPa 30MPa
10、平行移轴公式表示图形对于任意两个相互平行轴的惯性 矩之间的关系。
二、选择题：（每题2分，共10分。将正确答案按照对应题号填入表中。）
1、圆截面细长压杆的材料和杆端约束保持不变，若将其直径缩小一半， 则压杆的临界压力为原压杆的（B ）。
（A）1 2 （B）1 4 （C） 1 8 （D）1 16 2、如图所示，已知物体C重W1，均质杆AB重W2。杆与物体间有摩擦， 而物体与水平支承面间的摩擦忽略不计。当水平力F增大而物体仍保持平衡时， 杆AB对物体C的正压力（ C ）。 （A）由小变大 （B）由大变小 （C）不变 （D）不能确定
判断题：（每题2分，共10分。正确的填√，错误的填×，）
1、力偶中的两个力对同一平面内任一点之矩的代数和等于力 偶矩。对
2、平面任意力系中，若其力多边形自行封闭，则该力系平衡、 错
3、在一组平行轴中，以截面对其形心轴的惯性矩为最小。对 4、剪切胡克定律仅在纯剪切情况下才成立。错 5、两根材料和柔度都相同的压杆，临界压力相同。错
8、物块重W=10kN，被水平力F=50kN挤压在 粗糙的铅垂墙面上，且处于平衡状态。物块与 墙之间的摩擦系数f=0.3。则物块与墙之间的摩 擦力大小为（ B ） （A）15kN （B）10kN （C）3kN （D）只依据所给条件无法确定
a 0
b
c
F W
9、压杆失稳是指压杆在轴向压力作用下（D ） （A）局部横截面的面积迅速变化 （B）危险截面发生屈服或断裂 （C）不能维持平衡状态而突然发生运动 （D）不能维持直线平衡而突然变弯
12.铆钉受挤压时，实际接触面为半圆柱面，则计算挤压面为（A ）
A. 半圆柱面的直径投影面；
B. 半圆柱面；
C. 半圆柱面的直径投影面的一半； D. 半圆柱面的一半
13.梁的挠曲线近似微分方程为：( A )
A.
d2w dx2
Mx
EI
；
B.
dw dx
M x
EI
；
C. w M x
EI
；D
d 2w dx2
A.脆性材料； B.塑性材料； C.建筑材料； D.混凝土
17. 在连接件上，剪切面和挤压面分别（ B ）于外力方向。 A.垂直、平行 B.平行、垂直 C.平行、平行 D.垂直、垂直
18.梁的弯曲变形用哪两个参数度量 ( A ) A.挠度和转角； B.正应力和线应变； C.切应力和切应变； D.扭转角和单位扭转角；
19.压杆属于细长杆、中长杆还是短粗杆，是根据压杆的 ____D___来判断的。
A长度； B横截面尺寸； C临界应力； D柔度。
20.单元体上的应力如图所示，其第三强度理论的相当应力为： （）
A. 60MPa C. 10 MPa
B. 50MPa D. 30MPa
10MPa
20MPa
40MPa
三、作图题（20分）
M
x.
14.压杆的柔度越大，则压杆的稳定性（ A ） A. 越差 ； B. 越好 ； C. 不变 ； D. 不能确定
15. 单元体上的应力如图所示，其第三强度理论的相当应力为：（ D ）
A. 80MPa C. 40 MPa
B. 50MPa D. 60MPa
30MPa
10MPa
50MPa
16.工程中将伸长率 5%的材料称为：( B )
画出图示刚架 AB 的受力图。
q F
q F
A
B FAx
A
B
FAy
FBቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
q F
FAx
A
B
FAy
FB
作轴力图
3、如图所示拉杆，已知许用切应力[τ]=90MPa，许用挤压应力[σb[σsb]=s]2=4204M0PMaP，a 图中尺寸单位均为mm，则杆件的许用拉力[F]为（ ）。 （A）18.8kN （B）37.7kN （C）67.8kN （D）117. 6kN
A
B F
C （第2题图）
D=32
h=12
d=20
6、力偶对刚体的作用效应与其在作用面内的位置无关。
7、作用在刚体上的一个力，可以从原来的作用位置平行移动 到该刚体内任意指定点，但必须附加一个力偶，附加力偶的矩 等于原力对指定点的矩。
8、材质相同的压杆，其柔度越大越容易失稳。
9、当切应力超过材料的剪切比例极限时，剪切胡克定律与切 应力互等定理都不成立。
山东建筑大学工程力学期末试 题
1、两个力偶的力偶矩矢相等，则此两力偶等效。
2、在任何情况下，摩擦力的大小总是等于摩擦系数与法向 反力的乘积。
3、空间任意力系的最后合成结果可能是一个合力，或一个 合力偶，或一个力螺旋或力系平衡。
4、当力与轴平行或相交时，力对轴的矩等于零。
5、重心在物体内的位置以及重心坐标都是确定的。
10MPa
6、切应力互等定理的适用条件是（D ）。 （A）仅仅为纯剪切应力状态； （B）仅仅为各向同性材料； （C）仅仅为线弹性范围； （D）平衡应力状态；
7、用三种不同材料制成尺寸相同的试件， 在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到 的应力—应变曲线如图示。比较三条曲线， 可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性 最好的材料分别是（ C ）。 （A） a、b、c； （B） b、c、a； （C） b、a、c （D） c、b、a
6、力偶对任意点之矩恒等于力偶矩，与矩心的位置无关。
7、因静摩擦力的大小可在一定范围内变化，故物体有一平 衡范围。√
8、空间任意力系向不同点简化，主矢与简化中心的位置无 关，主矩一般与简化中心的位置有关。√
9、力对任意轴的矩等于其所有分力对同一轴之矩的代数和。 √
10、平面图形的重心一定位于图形内部。×